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一种用于降低THD的控制方法及系统

阅读：50发布：2021-06-09

专利汇可以提供一种用于降低THD的控制方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种用于降低THD的控制方法和系统，该方法包括：获取功率变换器的主功率管一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流；判断第一平均电感电流是否大于第二平均电感电流；若是，则增加剩余时间区间内第二导通时间区间的长度，其中，第二导通时间区间和第一导通时间区间连续；若否，则减少剩余时间区间内第二导通时间区间的长度。通过比较主功率管恒定导通时间区间的第一平均电感电流和剩余时间区间的第二平均电感电流，来适应性地增减主功率管的补偿导通时间，使得该恒定导通时间区间和剩余时间区间内的平均电感电流值保持一致，使得整个开关周期内的电感电流平均值为跟随交流输入电压的函数，从而得到理想的THD。，下面是一种用于降低THD的控制方法及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于降低THD的控制方法，其特征在于，包括：
获取功率变换器的主功率管在一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流；
根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流之间的差值调节所述主功率管在所述剩余时间区间内的第二导通时间区间的长度，其中，所述第二导通时间区间和所述第一导通时间区间连续。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值调节所述第二导通时间区间的长度包括：
当所述第一平均电感电流大于所述第二平均电感电流时，增大所述第二导通时间区间的长度；当所述第一平均电感电流小于所述第二平均电感电流时，减小所述第二导通时间区间的长度。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流包括：
采样所述第一导通时间区间的第一电感电流、所述第二导通时间区间的第二电感电流和所述剩余时间区间内的关断时间区间的第三电感电流；
根据所述第一电感电流，计算所述第一导通时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第一平均电感电流；
根据所述第二电感电流和所述第三电感电流，计算所述第二导通时间区间和所述关断时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第二平均电感电流。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值调节所述第二导通时间区间的长度包括：
根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值产生补偿信号；
根据所述补偿信号调节所述第二导通时间区间的长度，当所述补偿信号增大时，增大所述第二导通时间区间的长度；当所述补偿信号减小时，减小所述第二导通时间区间的长度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二导通时间区间的长度为斜坡信号上升至所述补偿信号的时间段。
6.一种的用于降低THD的控制系统，其特征在于，包括：
采样模块，用于获取功率变换器的主功率管在一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流；
调节模块，根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值调节所述主功率管在剩余时间区间内的第二导通时间区间的长度，其中所述第一导通时间区间和所述第二导通时间区间连续。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，当所述第一平均电感电流大于所述第二平均电感电流时，所述调节模块增大所述第二导通时间区间的长度；当所述第一平均电感电流小于所述第二平均电感电流时，所述调节模块减小所述第二导通时间区间。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述采样模块在所述第一导通时间区间采样第一电感电流，在所述第二导通时间区间采样第二电感电流，并在所述剩余时间区间内的关断时间区间采样第三电感电流；
根据所述第一电感电流，计算所述第一导通时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第一平均电感电流；
根据所述第二电感电流和所述第三电感电流，计算所述第二导通时间区间和所述关断时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第二平均电感电流。
9.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述调节模块包括：
恒时控制电路，根据表征所述功率变换器的输出电压的输出反馈电压产生表征所述第一导通时间区间长度的第一控制信号，以控制所述主功率管在所述第一导通时间区间导通恒定时间。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述调节模块还包括：
导通补偿控制电路，接收所述第一控制信号，并根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值产生表征所述第二导通时间区间长度的第二控制信号。
11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，当所述第一控制信号无效时，所述第一导通时间区间结束，所述导通补偿控制电路根据所述第二控制信号控制所述主功率管在所述第二导通时间区间继续导通。
12.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述导通补偿控制电路根据所述差值产生补偿信号，并根据所述补偿信号调节所述第二导通时间区间的长度；
当所述补偿信号增大时，增大所述第二导通时间区间的长度；
当所述补偿信号减小时，减小所述第二导通时间区间的长度。
13.根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述第二导通时间区间的长度为所述导通补偿控制电路控制斜坡信号上升至所述补偿信号的时间段。
14.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括逻辑电路，接收置位信号和所述第二控制信号，用以在所述置位信号有效时产生导通信号控制所述主功率管导通；在所述第二控制信号无效时控制所述主功率管关断，并产生表征所述剩余时间区间内的关断时间区间的关断信号，其中所述置位信号表征所述功率变换器的电感电流小于电流阈值。
15.根据权利要求14所述的控制系统，其特征在于，当所述置位信号再次有效时，所述逻辑电路复位所述关断信号，所述关断时间区间结束。
16.根据权利要求14所述的控制系统，其特征在于，所述采样模块包括第一采样电路，耦接至所述主功率管，用于在所述第一控制信号有效时采样流经所述主功率管的第一电感电流以获取所述第一平均电感电流；
第二采样电路，耦接至所述主功率管，用于在所述第二控制信号有效时采样流经所述主功率管的第二电感电流；
第三采样电路，耦接至辅助功率管，用于在所述关断信号有效时采样流过所述辅助功率管的第三电感电流，其中所述第二平均电感电流根据所述第二电感电流和所述第三电感电流获取，所述辅助功率管和所述主功率管耦接。
17.根据权利要求14所述的控制系统，其特征在于，所述采样模块包括第四采样电路，用于在所述第一控制信号有效时采样流经所述主功率管的第一电感电流以获取所述第一平均电感电流；
第五采样电路，用于在所述第二控制信号和所述关断信号分别有效时获取所述第二平均电感电流，其中所述第四采样电路和所述第五采样电路共同耦接至采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端耦接至所述主功率管以及与所述主功率管耦接的辅助功率管。
18.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述功率变换器为BOOST拓扑。

说明书全文

一种用于降低THD的控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子领域，特别是涉及一种用于降低THD的控制方法及系统。

背景技术

[0002] 近年来，随着电力电子技术的发展，其对总谐波失真(total harmonic distortion,THD)的要求越来越高。THD对电力设备具有很大的影响。

[0003] 为了降低THD，目前通常采用恒定导通时间(constant on time)控制方式。参考图1,所示为常用的采用恒定导通时间控制的控制电路。恒定导通时间控制方式即在一个工频周期内主功率管Q的导通时间是固定的。但是在这种控制方式下，为了减少功率管的开关损耗，并防止开关频率太低，主功率管Q被控制在电感电流IL的谷底开通，即在电压LX波形的谷底控制主功率管Q导通。这样，连接在整流电路输出端的输入电容CCB会放电不完全，使得电感电流IL在主功率管Q导通期间是正弦波形，例如电流波形ILON，但是当主功率管Q关断，电感电流IL在辅助功率管D关断期间的波形却是畸变的，例如电流波形ILOFF，因此得到的电感电流IL波形不是关于交流输入电压VAC(t)的同频正弦波形，从而难以得到理想的THD。参考图2，所示为现有反激式变换器的控制原理示意图。

[0004] 参考图3，所示为图1中控制电路的工作波形图。如图3所示，在主功率管Q导通期间电感电流的平均值可以表示为：如果没有后面那段震荡，在主功率管Q的关断期间电感电流的平均值也等于但是因为电感电流IL后续会发生震荡，会导致电感电流平均值在关断期间比小；所以在导通期间和关断期间电感电流总的平均值不是关于交流输入电压VAC(t)的函数。

[0005] 因此，如何得到理想的THD，以减少其对电力设备的影响，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种用于降低THD的控制方法及系统，可以得到理想的THD，以减少其对电力设备的影响。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

[0008] 根据本发明的第一方面，提供一种用于降低THD的控制方法，包括：

[0009] 获取功率变换器的主功率管在一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流；

[0010] 根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流之间的差值调节所述主功率管在所述剩余时间区间内的第二导通时间区间的长度，其中，所述第二导通时间区间和所述第一导通时间区间连续。

[0011] 优选地，当所述第一平均电感电流大于所述第二平均电感电流时，增大所述第二导通时间区间的长度；当所述第一平均电感电流小于所述第二平均电感电流时，减小所述第二导通时间区间的长度。

[0012] 优选地，采样所述第一导通时间区间的第一电感电流、所述第二导通时间区间的第二电感电流和所述剩余时间区间内的关断时间区间的第三电感电流；

[0013] 根据所述第一电感电流，计算所述第一导通时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第一平均电感电流；

[0014] 根据所述第二电感电流和所述第三电感电流，计算所述第二导通时间区间和所述关断时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第二平均电感电流。

[0015] 优选地，根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值产生补偿信号；

[0016] 根据所述补偿信号调节所述第二导通时间区间的长度，当所述补偿信号增大时，增大所述第二导通时间区间的长度；当所述补偿信号减小时，减小所述第二导通时间区间的长度。

[0017] 优选地，所述第二导通时间区间的长度为斜坡信号上升至所述补偿信号的时间段。

[0018] 根据本发明的第二方面，提供一种用于降低THD的控制系统，包括：

[0019] 采样模块，用于获取功率变换器的主功率管在一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流；

[0020] 调节模块，根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值调节所述主功率管在剩余时间区间内的第二导通时间区间的长度，其中所述第一导通时间区间和所述第二导通时间区间连续。

[0021] 优选地，当所述第一平均电感电流大于所述第二平均电感电流时，所述调节模块增大所述第二导通时间区间的长度；当所述第一平均电感电流小于所述第二平均电感电流时，所述调节模块减小所述第二导通时间区间。

[0022] 优选地，所述采样模块在所述第一导通时间区间采样第一电感电流，在所述第二导通时间区间采样第二电感电流，并在所述剩余时间区间内的关断时间区间第三电感电流；

[0023] 根据所述第一电感电流，计算所述第一导通时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第一平均电感电流；

[0024] 根据所述第二电感电流和所述第三电感电流，计算所述第二导通时间区间和所述关断时间区间的电流平均值，该电流平均值为所述第二平均电感电流。

[0025] 优选地，所述调节模块包括：

[0026] 恒时控制电路，根据表征所述功率变换器的输出电压的输出反馈电压产生表征所述第一导通时间区间长度的第一控制信号，以控制所述主功率管在所述第一导通时间区间导通恒定时间。

[0027] 优选地，所述调节模块还包括：

[0028] 导通补偿控制电路，接收所述第一控制信号，并根据所述第一平均电感电流和所述第二平均电感电流的差值产生表征所述第二导通时间区间长度的第二控制信号。

[0029] 优选地，当所述第一控制信号无效时，所述第一导通时间区间结束，所述导通补偿控制电路根据所述第二控制信号控制所述主功率管在所述第二导通区间继续导通。

[0030] 优选地，所述导通补偿控制电路根据所述差值产生补偿信号，并根据所述补偿信号调节所述第二导通时间区间的长度；

[0031] 当所述补偿信号增大时，增大所述第二导通时间区间的长度；

[0032] 当所述补偿信号减小时，减小所述第二导通时间区间的长度。

[0033] 优选地，所述第二导通时间区间的长度为所述导通补偿控制电路控制斜坡信号上升至所述补偿信号的时间段。

[0034] 优选地，所述控制系统还包括逻辑电路，接收所述第二控制信号，用以在置位信号有效时产生导通信号控制所述主功率管导通；在所述第二控制信号无效时控制所述主功率管关断，并产生表征所述剩余时间区间内的关断时间区间的关断信号，其中所述置位信号表征所述功率变换器的电感电流小于电流阈值。

[0035] 优选地，当所述置位信号再次有效时，所述逻辑电路复位所述关断信号，所述关断时间区间结束。

[0036] 优选地，所述采样模块包括第一采样电路，耦接至所述主功率管，用于在所述第一控制信号有效时采样流经所述主功率管的第一电感电流以获取所述第一平均电感电流；

[0037] 第二采样电路，耦接至所述主功率管，用于在所述第二控制信号有效时采样流经所述主功率管的第二电感电流；

[0038] 第三采样电路，耦接至辅助功率管，用于在所述关断信号有效时采样流过所述辅助功率管的第三电感电流，其中所述第二平均电感电流根据所述第二电感电流和所述第三电感电流获取，所述辅助功率管和所述主功率管耦接。

[0039] 优选地，所述采样模块包括第四采样电路，用于在所述第一控制信号有效时采样流经所述主功率管的第一电感电流以获取所述第一平均电感电流；

[0040] 第五采样电路，用于在所述第二控制信号和所述关断信号分别有效时获取所述第二平均电感电流，其中所述第四采样电路和所述第五采样电路共同耦接至采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端耦接至所述主功率管以及与所述主功率管耦接的辅助功率管。

[0041] 优选地，所述功率变换器为BOOST拓扑。

[0042] 与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

[0043] 本发明实施例提供一种用于降低THD的控制方法，包括：获取功率变换器的主功率管在一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流；判断第一平均电感电流是否大于第二平均电感电流；若是，则增加第二导通时间区间的长度，其中，第二导通时间区间和第一导通时间区间连续；若否，则减少第二导通时间区间的长度。在本技术方案中，通过比较主功率管恒定导通时间区间的第一平均电感电流和剩余时间区间的第二平均电感电流，来适应性地增减主功率管的补偿导通时间，从而使得该恒定导通时间区间和剩余时间区间内的平均电感电流值保持一致，使得整个开关周期内的电流平均值为跟随交流输入电压的函数，从而得到理想的THD。附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0045] 图1为常用的采用恒定导通时间控制的控制电路；

[0046] 图2为现有反激式变换器的控制原理示意图；

[0047] 图3为图1中控制电路的工作波形图；

[0048] 图4为本发明实施例的用于降低THD的控制方法流程图；

[0049] 图5为本发明第一实施例的用于降低THD的控制系统的示意性电路图；

[0050] 图6为本发明第二实施例的用于降低THD的控制系统的示意性电路图；

[0051] 图7为图6中控制系统的工作波形图；

[0052] 图8为本发明第三实施例的用于降低THD的控制系统的示意性电路图。

具体实施方式

[0053] 本发明的核心是提供一种用于降低THD的控制方法及系统，可以得到理想的THD，以减少其对电力设备的影响。

[0054] 为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0055] 在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

[0056] 请参考图4，为本发明实施例的用于降低THD的控制方法流程图。该控制方法包括：

[0057] 步骤S11：获取功率变换器的主功率管在一个开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内剩余时间区间的第二平均电感电流。

[0058] 其中，在步骤S11中，获取所述第一平均电感电流和第二平均电感电流包括：

[0059] 采样第一导通时间区间的第一电感电流、第二导通时间区间的第二电感电流和该开关周期内关断时间区间的第三电感电流；

[0060] 根据第一电感电流，计算第一导通时间区间的电流平均值，该电流平均值为第一平均电感电流；

[0061] 根据第二电感电流和第三电感电流，计算第二导通时间区间和关断时间区间的电流平均值，该电流平均值为第二平均电感电流。

[0062] 该控制方法还包括：

[0063] S12：根据所述第一平均电感电流和第二平均电感电流的差值调节所述剩余时间区间内的第二导通时间区间。

[0064] 在步骤S12中，判断第一平均电感电流是否大于第二平均电感电流。当所述第一平均电感电流大于所述第二平均电感电流时，增大所述第二导通时间区间的长度；当所述第一平均电感电流小于所述第二平均电感电流时，减小所述第二导通时间区间的长度。

[0065] 在一种实现方式中，一个开关周期包括主功率管的第一导通时间区间，第二导通时间区间和关断时间区间，其中第一导通时间区间和第二导通时间区间是连续的。

[0066] 在步骤S12中，根据所述第一平均电感电流和第二平均电感电流的差值产生补偿信号，并根据所述补偿信号调节所述第二导通时间区间的长度。当所述补偿信号增大时，增大所述第二导通时间区间的长度，当所述补偿信号减小时，减小所述第二导通时间区间的长度。在一种实现方式中，所述第二导通时间区间的长度为斜坡信号上升至所述补偿信号的时间段。

[0067] 在本实施例中，通过比较主功率管第一导通时间区间的第一平均电感电流和剩余时间区间的第二平均电感电流，可以适应性增加或减少主功率管的补偿导通时间，从而使得第一导通时间内的第一平均电感电流和剩余时间区间内的第二平均电感电流保持一致，实现整个开关周期内的电感电流平均值为跟随交流输入电压VAC(t)的函数，从而得到理想的THD。在一种实现方式中，功率变换器采用恒定导通时间控制，主功率管的第一导通时间区间是恒定的。

[0068] 请参考图5，所示为本发明第一实施例的用于降低THD的控制系统的示意性电路图。如图5所示，该控制系统包括整流电路30和功率变换器31。本实施例中功率变换器31为升压变换器。整流电路30接收交流输入电压VAC(t)，并提供经整流的直流电压给功率变换器31。功率变换器31输出相应的直流电压Vout用于为负载提供能量。功率变换器31包括输入电容CCB，电感L，主功率管Q，辅助功率管D和输出电容213。输入电容CCB的第一端和电感L的第一端连接用以接收整流电路30输出的直流电压。输入电容CCB的第二端连接至参考地。电感L的第二端连接至主功率管Q的第一功率端和辅助功率管D的阳极。输出电容213的第一端连接至辅助功率管D的阴极。主功率管Q的第二功率端和输出电容213的第二端耦接至参考地。

[0069] 该控制系统还包括采样模块21和调节模块22。采样模块21连接至主功率管Q的第二功率管和输出电容213的第二端，用于获取主功率管Q在一开关周期内第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内剩余时间区间的第二平均电感电流；调节模块22接收第一平均电感电流和第二平均电感电流，用于判断第一平均电感电流是否大于第二平均电感电流，并在判定第一平均电感电流大于第二平均电感电流时增加主功率管Q的剩余时间区间的第二导通时间区间的长度，在判定第一平均电感电流小于第二平均电感电流时减少主功率管Q的第二导通时间区间的长度，其中，第二导通时间区间和第一导通时间区间连续。

[0070] 本实施中，功率变换器31采用恒定导通时间控制，该控制系统通过采样模块21来获取功率变换器的主功率管Q在恒定导通时间区间内(第一导通时间区间内)对应的第一平均电感电流和剩余时间区间对应的第二平均电感电流。调节模块22通过比较第一平均电感电流和第二平均电感电流，适应性地增加或减少主功率管Q的补偿导通时间(第二导通时间区间)，使得该恒定导通时间区间和剩余时间区间内的平均电感电流值保持一致，从而实现整个开关周期内的电感电流平均值为跟随交流输入电压VAC(t)的函数，从而得到理想的THD。

[0071] 在一种实现方式中，调节模块22包括恒时控制电路221和导通补偿控制电路222。恒时控制电路221连接至功率变换器31的输出端以采样输出电压Vout，用于控制功率变换器31的主功率管Q在一开关周期内的第一导通时间区间内导通恒定时间。导通补偿控制电路222在第一导通时间区间结束时，控制主功率管Q在第二时间导通区间持续导通，其中第一导通时间区间和第二时间导通区间连续。

[0072] 导通补偿控制电路222包括：连接至恒时控制电路221输出端的第一输入端；以及连接至采样模块21的第二输入端和第三输入端，以分别接收第一平均电感电流和第二平均电感电流；输出端连接至逻辑电路23。导通补偿控制电路222根据第一平均电感电流和第二平均电感电流的差值适应性地调节主功率管Q的第二导通时间区间的长度，其中所述第一导通时间区间和所述第二导通时间区间连续。

[0073] 所谓适应性地调节第二导通时间区间的长度即当判定第一平均电感电流大于第二平均电感电流时增加第二导通时间区间的长度，在判定第一平均电感电流小于第二平均电感电流时减少第二导通时间区间的长度。在一种实现方式中，导通补偿控制电路222根据第一平均电感电流和第二平均电感电流之间的差值产生补偿信号，并根据补偿信号适应性地调节第二导通时间区间的长度。当第一平均电感电流大于第二平均电感电流，补偿信号增大，补偿控制电路222增大第二导通时间区间的长度。当第一平均电感电流小于第二平均电感电流，补偿信号减小，补偿控制电路222减小第二导通时间区间的长度。具体地，第二导通时间区间的长度为补偿控制电路222控制斜坡信号上升至补偿信号的时间段。

[0074] 在一种实现方式中，逻辑电路23为RS触发器。RS触发器的置位端接收置位信号st，其中置位信号st用于表征电感电流IL为相对较小的值，例如在一种实施例中置位信号st可以表征电感电流IL为零，在另一种实施例中置位信号st可以表征电感电流IL小于一个电流阈值。RS触发器的复位端接收导通补偿控制电路222的输出信号。RS触发器根据置位信号st和导通补偿控制电路222的输出信号产生导通信号ton和关断信号toff。导通信号ton用于控制主功率管Q的导通或关断。当关断信号toff有效时，主功率管Q关断，剩余时间区间内的关断时间区间开始，直到置位信号st再次有效，新的开关周期开始。

[0075] 在本实施方式中，在采用恒定导通时间控制方式的基础上，增设了导通补偿控制方式。因此本控制系统将恒时控制电路和导通补偿控制电路相结合以降低THD。

[0076] 请参考图6，所示为本发明第二实施例的用于降低THD的控制系统的示意性电路图。该控制系统包括整流电路30和功率变换器31。本实施例中功率变换器31为升压变换器。整流电路30接收交流输入电压VAC(t)，并提供经整流的直流电压给功率变换器31。功率变换器31在输出端输出相应的直流电压Vout用于为负载提供能量。功率变换器31包括输入电容CCB，电感L，主功率管Q，辅助功率管D和输出电容213。输入电容CCB的第一端和电感L的第一端连接用以接收整流电路30输出的直流电压。输入电容CCB的第二端连接至参考地。电感L的第二端连接至主功率管Q的第一功率端和辅助功率管D的阳极。输出电容213的第一端连接至辅助功率管D的阴极。主功率管Q的第二功率端和输出电容213的第二端连接至分别耦接至采样电阻211和采样电阻212。该控制系统还包括分压电路，用于对功率变换器31的输出电压Vout进行分压以产生输出反馈电压。该分压电路包括串联连接在功率变换器31的输出端和参考地之间的电阻11和电阻12。

[0077] 该控制系统还包括采样模块21和调节模块22。采样模块21用于获取主功率管Q在一开关周期内的第一导通时间区间的第一平均电感电流和该开关周期内的剩余时间区间的第二平均电感电流。调节模块22根据第一平均电感电流和第二平均电感电流的差值调节主功率管Q在剩余时间区间内的第二导通时间区间，其中所述第一导通时间区间和所述第二导通时间区间连续。

[0078] 在本实施例中，调节模块22包括恒时控制电路221和导通补偿控制电路222。恒时控制电路221用于控制主功率管Q在第一导通时间区间内导通恒定时间。导通补偿控制电路222接收恒时控制电路221的输出信号，同时根据第一平均电感电流和第二平均电感电流之间的差值适应性地调节主功率管Q在剩余时间区间内的第二导通时间区间的长度，从而在第一导通时间区间结束时控制主功率管Q在第二时间导通区间持续导通。

[0079] 在一种实现方式中，恒时控制电路221包括：第一放大器1、第一电容器2、第一比较器5和第一斜坡电路。所述第一斜坡电路包括并联连接的第一恒流源3、第二电容器4和第一开关6。第一放大器1的第一输入端(例如正相输入端)连接至电阻11和电阻12的公共端以采样功率变换器31的输出电压Vout，其第二输入端(例如反向输入端)接收由参考电压源提供的参考电压ref，其输出端耦接至第一电容器2。第一放大器1通过比较表征输出电压Vout的输出反馈电压和参考电压ref的误差以产生第一补偿信号Vcomp。第一比较器5的第一输入端(例如正相输入端)接收第一补偿信号Vcomp，其第二输入端接收由第一斜坡电路产生的第一斜坡信号，通过比较第一斜坡信号和第一补偿信号Vcomp产生输出信号V1。其中第一斜坡电路中第一恒流源3、第二电容器4和第一开关6并联连接在第一比较器5的反相输入端和参考地之间。第一开关6由关断信号toff控制导通或关断。

[0080] 导通补偿控制电路222包括第二放大器7、第三电容器8、第二比较器9和第二斜坡电路。所述第二斜坡电路包括并联连接的第二恒流源10、第四电容器11、第二开关12。第二放大器7的第一输入端(例如正相输入端)连接至采样模块21的第一输出端以接收第一平均电感电流，其第二输入端(例如反向输入端)连接至采样模块21的第二输出端以接收第二平均电感电流，其输出端耦接至第三电容器8。第二放大器7通过比较第一平均电感电流和第二平均电感电流之间的差值产生第二补偿信号。第二比较器9的第一输入端(例如反向输入端)接收所述第二补偿信号，其第二输入端(例如正相输入端)接收由第二斜坡电路产生的第二斜坡信号，通过比较第二斜坡信号和所述第二补偿信号以产生输出信号，进而控制逻辑电路23。其中第二斜坡电路中第二恒流源10、第四电容器11、第二开关12并联连接在第二比较器9的正相输入端和参考地之间。第二开关12由输出信号V1控制导通或关断。

[0081] 在一种实现方式中，逻辑电路23包括RS触发器。RS触发器的置位端接收置位信号st，其中置位信号st用于表征电感电流IL为相对较小的值，例如置位信号st可以表征电感电流IL为零，或者置位信号st可以表征电感电流IL小于一个电流阈值。RS触发器的复位端接收导通补偿控制电路222的输出信号。RS触发器根据置位信号st和导通补偿控制电路222的输出信号产生导通信号ton和关断信号toff。导通信号ton用于控制主功率管Q的导通或关断。当关断信号toff有效时，主功率管Q关断，剩余时间区间内的关断时间区间开始，直到置位信号st再次有效，新的开关周期开始。

[0082] 本发明实施例中的控制系统还包括逻辑电路24，用以根据输出信号V1，导通信号ton和关断信号toff产生第一控制信号COT_ton和第二控制信号Deta_ton。如图6所示，逻辑电路24包括第一和第二触发器。第一触发器的置位端通过一单触发电路接收导通信号ton，其复位端接收输出信号V1的反相信号，以在输出端产生第一控制信号COT_ton。第二触发器的置位端接收第一控制信号COT_ton的反相信号，其复位端接收关断信号toff，以在输出端产生第二控制信号Deta_ton。

[0083] 在本实施例中，第二放大器7为跨导放大器，当第二放大器7的正相输入端的电压X21大于反向输入端的电压X11时，即第一平均电感电流比第二平均电感电流大，需要增加第二导通时间区间，即延长第二控制信号Deta_ton的有效电平长度，此时第二放大器7的输出第二补偿信号会变大，使得第二比较器9的正相输入端的第二斜坡信号上升至第二补偿信号的时间变长，第二比较器9的输出信号的低电平时间变长，即相当于延长了第二控制信号Deta_ton的有效电平长度，也即延长了第二导通时间区间。其中，输出信号V1表征第一控制信号COT_ton的信息，通过信号V1控制第二斜坡电路产生第二斜坡信号使得在第一导通时间区间结束之后，产生第二控制信号Deta_ton，进而开始第二导通时间区间，因此实现了第二导通时间区间和第一导通时间区间的连续。

[0084] 在一种实现方式中，采样模块21包括：第一采样电路，用于采样主功率管Q在开关周期内第一导通时间区间的第一电感电流；第二采样电路，用于采样主功率管Q在开关周期内第二导通时间区间的第二电感电流；第三采样电路，用于采样主功率管Q在开关周期内的关断时间区间的第三电感电流。采样模块21根据第一电感电流计算第一导通时间区间的电流平均值，该电流平均值为第一平均电感电流。采样模块21根据第二电感电流和第三电感电流，计算第二导通时间区间和关断时间区间的电流平均值，该电流平均值为第二平均电感电流。

[0085] 本实施例中，功率变换器31设有两个采样电阻，其中，第一采样电阻211第一端和主功率管的第二功率端连接，第二采样电阻212的第一端和输出电容213第二端连接，第一采样电阻211和第二采样电阻212的第二端共同连接至参考地。

[0086] 其中，第一采样电路包括串联连接的控制开关214、第一电阻215和第六电容器216，其中控制开关214由第一控制信号COT_ton控制导通或关断。控制开关214第一端和第一采样电阻211的第一端连接，控制开关214的第二端和第一电阻215的第一端连接，第一电阻215的第二端和第六电容器216的第一端连接，第六电容器216的第二端接地，第一电阻
215的第二端和第二放大器7的正相输入端连接。当在第一控制信号COT_ton有效时，控制开关214导通，第一采样电路采样流过主功率管Q的电感电流，并经过由第一电阻215和第六电容器216组成的滤波电路的滤波作用产生相应于第一导通时间区间的第一平均电感电流。

[0087] 第二采样电路包括由第二控制信号Deta_ton控制的控制开关217、第二电阻218和第七电容器219，用于在第二控制信号Deta_ton有效时采样第二导通时间区间的电感电流。控制开关217第一端和第一采样电阻211的第一端连接，控制开关217的第二端和第二电阻
218的第一端连接，第二电阻218的第二端和第七电容器219的第一端连接，第七电容器219的第二端接地，第二电阻218的第二端和第二放大器7的反相输入端连接。当第二控制信号Deta_ton有效时，控制开关217导通，第二采样电路采样流经流过主功率管Q的电感电流，并经过由第二电阻218和第七电容器219组成的滤波电路的滤波作用产生相应于第二导通时间区间的电感电流平均值。

[0088] 第三采样电路复用上述的第二电阻218和第七电容器219，还包括由关断信号toff控制的控制开关2110。控制开关2110的第一端和第二采样电阻212的第一端连接，控制开关2110的第二端和第二电阻218的第一端连接。当关断信号toff有效时，控制开关2110导通，第三采样电路采样流过辅助功率管D的电感电流,并经过由第二电阻218和第七电容器219组成的滤波电路的滤波作用产生相应于关断时间区间的电感电流平均值。第二平均电感电流根据第二导通时间区间和关断时间区间的电感电流平均值获取。

[0089] 参考图7，所示为图6中控制系统的工作波形图。如图7所示，在t1时刻，当置位信号st有效(高电平)时，导通信号ton切换为有效高电平以控制主功率管Q导通。本实施例中，第一补偿信号Vcomp基本保持不变，即第一放大器1的输出信号基本不变，则当关断信号toff无效时，第一开关6关断，第一恒流源3对第二电容4充电产生第一斜坡信号。

[0090] 在t2时刻，第一斜坡信号上升至第一补偿信号Vcomp，第一比较器5的输出信号V1由高电平切换为低电平，进而逻辑电路24产生的第一控制信号COT_ton由高电平切换为低电平，第二控制信号Deta_ton由低电平切换为有效高电平。当输出信号V1无效时，第二开关12关断，第二恒流源10对第四电容充电产生第二斜坡信号。第一导通时间区间为t1至t2的固定时间段，因此在第一导通时间区间内主功率管Q的导通时间恒定。

[0091] 在t3时刻，第二斜坡信号上升至第二补偿信号，关断信号toff由低电平切换为有效高电平，第二控制信号Deta_ton复位，第二导通时间区间结束。第二导通时间区间为t2至t3时间段。

[0092] 在t4时刻，置位信号st再次有效，导通信号ton再次切换为有效高电平，关断时间区间结束。关断时间区间为t3至t4时间段。

[0093] 参考图8，所示为本发明第三实施例的用于降低THD的控制系统的示意性电路图。本实施例中，控制系统包括采样模块21和调节模块22。本实施例中大多数电路元件的结构和连接关系已在图6中详细描述，在此不再赘述,其中相同的元器件具有相同的标号。

[0094] 在本实施例中，恒时控制电路221与图6不同之处在于第一比较器5的输出信号为表征第一导通时间区间长度的第一控制信号COT_ton。导通补偿控制电路接收第一控制信号COT_ton，同时根据第一平均电感电流和第二平均电感电流之间的差值调节主功率管Q在一个开关周期内的第二导通时间区间。

[0095] 导通补偿控制电路222与图6不同之处第二放大器7的反相输入端接收第一平均电感电流，其正相输入端接收第二平均电感电流。第二斜坡电路由第一控制信号COT_ton控制产生第二斜坡信号。当第一控制信号COT_ton无效时，第二开关12断开，第二斜坡信号从零开始上升。第二比较器9通过比较第二斜坡信号和第二放大器7输出的第二补偿信号以产生表征第二导通时间区间的第二控制信号Deta_ton。RS触发器的置位端接收置位信号st，其复位端接收第二控制信号Deta_ton，以产生控制主功率管Q的导通信号ton和关断信号toff。

[0096] 采样模块21包括第四采样电路和第五采样电路。第四采样电路用于采样开关周期内第一导通时间区间对应的第一平均电感电流；第五采样电路，用于采样开关周期内的第二导通时间区间和关断时间区间对应的第二平均电感电流。

[0097] 本实施例中，采样模块21与上述图6中实施例的不同之处在于，功率变换器31仅设置了第三采样电阻R，主功率管Q第二功率端和输出电容213的第二端耦接至参考地，因此采样模块21采样得到电感电流平均值为负向的值。第三采样电阻R的第一端耦接至主功率管Q和输出电容213的公共节点耦接，其第二端耦接至采样模块21。第四采样电路与图6中实施例的第一采样电路相同，包括由第一控制信号COT_ton控制的控制开关214、第一电阻215和第六电容器216，第一电阻215的第二端连接的是第二放大电路7的反相输入端，控制开关214第一端和第三采样电阻R的第二端连接。第五采样电路包括由第二控制信号Deta_ton和关断信号toff共同控制的控制开关220，第二电阻218和第七电容器219。控制开关220第一端和第三采样电阻R的第二端连接，其第二端和第二电阻218第一端连接，第二电阻218的第二端耦接至第七电容器219的第一端和第二放大器7的同相输入端。

[0098] 当第一控制信号COT_ton有效时，控制开关214导通，第四采样电路采样主功率管Q在第一导通时间区间的第一平均电感电流。当第二控制信号Deta_ton有效时，控制开关220导通，第五采样电路采样主功率管Q在第二导通时间区间的电感电流，当关断信号toff有效时，控制开关220导通，第五采样电路采样主功率管Q在关断时间区间的电感电流，因此第五采样电路可以获取在第二导通时间区间和关断时间区间的电感电流平均值，该平均值即为第二平均电感电流。导通补偿控制电路222根据第一平均电感电流和第二平均电感电流之间的差值调节主功率管Q的第二导通时间区间。

[0099] 当置位信号st有效时，主功率管Q在第一导通时间区间开始导通，表征第一导通时间区间长度的第一控制信号COT_ton为有效高电平，当第一斜坡信号上升至第一补偿信号Vcomp时，第一控制信号COT_ton复位至低电平，第一导通时间区间结束，第二导通时间区间开始。此时第二控制信号Deta_ton保持在低电平，主功率管Q继续保持导通，当第二斜坡信号从零上升至第二补偿信号时，即关断信号toff有效时，第二控制信号Deta_ton由低电平切换为高电平，主功率管Q关断，第二导通时间区间结束。同时关断信号toff切换为有效高电平，关断时间区间开始，直到置位信号st再次有效，关断时间区间结束。

[0100] 在本实施例中，第二放大器7为跨导放大器，当第二放大器7的正相输入端的电压X21大于反向输入端的电压X11时，即第二平均电感电流比第一平均电感电流大，需要减小第二导通时间区间的长度，即缩短产生有效的第二控制信号Deta_ton的时间，由于采样模块21采样的平均电感电流值为负向的值，因此第二放大器7产生的第二补偿信号会减小，使得第二比较器7的正向输入端的第二斜坡信号上升至第二补偿信号的时间变短，第二控制信号Deta_to维持低电平时间变短，即相当于缩短了第二控制信号Deta_ton的有效电平长度，也即缩短了第二导通时间区间。

[0101] 综上所述，通过本发明上述各实施方式所提供的用于降低THD的控制方法及系统，以及相应的具体电路，通过比较主功率管Q在恒定导通时间区间的第一平均电感电流和剩余时间区间的第二平均电感电流，来适应性地增减主功率管Q的补偿导通时间，从而使得该恒定导通时间区间和剩余时间区间内的平均电感电流值保持一致，使得整个开关周期内的电感电流平均值为跟随交流输入电压的函数，从而得到理想的THD。

[0102] 以上对本发明所提供一种用于降低THD的控制方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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